ООО «Центр Грузовой Техники»

8(812)244-68-92

Расходомеры воздуха. Устройство и принцип действия

Расходомеры воздуха и датчики, применяемые для систем впрыска бензиновых двигателей имеют распространение и для дизельной топливной аппаратурой с электронным управлением, поэтому в разделах по дизельной аппаратуре они не будут рассматриваться.

Расходомер с поворотными заслонками

Расходомер воздуха расположен между воздухоочистителем и корпусом дроссельной заслонки.

Рис. Расходомер воздуха с поворотными заслонками:
1 – подача напряжения от электронного блока управления; 2 – датчик температуры поступающего воздуха; 3 – подвод воздуха от воздушного фильтра; 4 – спиральная пружина; 5 – демпфирующая камера; 6 – заслонка демпфирующей камеры; 7 – подача воздуха к дроссельной заслонке; 8 – заслонка напора воздуха; 9 – обводной канал; 10 – потенциометр

Принцип действия расходомера основан на так называемом сопротивлении среды. Он измеряет усилие, действующее на заслонку 8, которую поток воздуха, поступающего в двигатель, заставляет поворачиваться на определенный угол, преодолевая усилие спиральной пружины.

Момент закручивания пружины выбран так, чтобы заслонка создавала незначительную потерю напора. Для предотвращения колебаний напорной заслонки под действием потока воздуха проходящего по впускному трубопроводу, особенно на режиме холостого хода, предусмотрена демпфирующая камера 5, в которой расположена заслонка 6, имеющая такую же рабочую поверхность, как и заслонка напора воздуха 8. Объем демпферной камеры, а также зазор между заслонкой 6 демпфирующей камеры и корпусом подобраны так, чтобы напорная заслонка была способна отслеживать быстрые изменения расхода воздуха при разгоне.

Соединенный с осью напорной заслонки потенциометр преобразует механическое перемещение напорной заслонки в изменение электрического напряжения, которое передается в блок управления для точной дозировки топлива.

Напряжение аккумулятора через главное реле системы подается на резистор, расположенный внутри корпуса датчика. Балластный резистор понижает напряжение до уровня от 5.0 до 10.0 В. Это напряжение подводится к разъему блока управления и к крайнему выводу реостата потенциометра.

Второй вывод реостата со­единен с массой. Сигнал потенциометра снимается с движка через кон­такт датчика на контакт блока управления.

Внутренняя геометрия расходомера обеспечивает логарифмическую корреляцию между потоком воздуха и угловым положением напорной заслонки, что позволяет рассчитывать оптимальный состав смеси на режимах малых нагрузок.

Потенциометр установлен в герметичном корпусе и состоит из керамического основания с рядом контактов и нескольких резисторов. Сопротивление резисторов постоянно и не зависит от резких колебаний температуры в моторном отсеке.

Для исключения влияния напряжения аккумуляторной батареи на сигнал, выдаваемый потенциометром, электронный блок управления учитывает разницу между этим напряжением и выходным напряжением расходомера воздуха.

Параллельно с электрической цепью расходомера воздуха включен датчик температуры всасываемого воздуха. Он представляет собой резистор с отрицательным температурным коэффициентом, т. е. его сопротивление уменьшается при увеличении температуры. Сигналы, поступающие от датчика, изменяют выходной сигнал расходомера в зависимости от температуры поступающего воздуха.

Обводной канал 9 под напорной заслонкой служит для прохода воздуха на холостом ходу.

Расходомер воздуха с нагреваемой нитью

Преимущество таких датчиков отсутствие механически подвижных деталей, что определяет их большую долговечность.

Расходомер подобной конструкции является термическим датчиком нагрузки двигателя.

Рис. Расходомер воздуха с проволочным нагревательным элементом (нитью):
1 – температурный датчик; 2 – кольцо датчика с проволочным нагревательным элементом; 3 – прецизионный реостат; Qм – массовый расход воздуха в единицу времени

Его устанавливают между воздушным фильтром и дроссельной заслонкой, и он определяет массу всасываемого воздуха в кг/час. Датчики с нагре­ваемой нитью и с нагреваемой пленкой имеют один и тот же принцип работы. Расположенный в воздушном потоке и нагревае­мый электрическим током про­водник (платиновая нить или токопроводящая полимерная плен­ка) охлаждается обтекающим его воздухом.

Нить нагревается электрическим током, и температура ее поддер­живается постоянной. Если нить охлаждается, то проходящий через нее ток увеличивается до тех пор, пока температура нити не восста­навливается до первоначальной величины. Изменение силы тока воспринимается в блоке управления и является измеряемым пара­метром для определения расхода всасываемого воздуха. Встроенный датчик температуры служит для того, чтобы температура всасывае­мого воздуха не искажала результаты измерений.

Поступающий поток воздуха обтекает нагретый электрическим током проводник, который встроен в измеритель воздушной массы. Специальная электронная схема управления поддерживает постоян­ную температуру проводника относительно температуры поступаю­щего воздуха. При увеличении количества поступающего воздуха проводник будет охлаждаться. Величина тока нагрева, требуемого для сохранения постоянной температуры проводника, является ме­рой массы воздуха, поступающего в двигатель. Этот ток преобразу­ется в импульсы напряжения, которые обрабатываются блоком управления как основной входной параметр наравне с частотой вращения коленчатого вала двигателя.

Кроме того, блок управления получает информацию о темпера­туре охлаждающей жидкости и поступающего воздуха. На основе входных сигналов блок управления выдает импульсы времени впры­ска топлива на форсунки.

Загрязнение нагреваемой нити может привести к искажению результатов измерений. Поэтому после каждой остано­вки двигателя нить подвергается воздействию повышенной темпера­туры и тем самым очищается.

Расходомер воздуха с пле­ночным термоанемометром

Измерительный патрубок 2 вмонтирован в массовый расходомер воздуха, который в зависимости от требуемого дви­гателем расхода воздуха имеет различ­ные диаметры. Он устанавливается во впуск­ном канале за воздушным фильтром. Воз­можен также вариант встроенного измери­тельного патрубка, который устанавливается внутри воздушного фильтра.

Воздух, входящий во впускной коллектор, обтекает чувствительный элемент датчика 5, который вместе с вычислительным кон­туром 3 является основным компонентом датчика.

Входящий воздух проходит через об­водной канал 7 за чувствительным эле­ментом датчика.

Чувствительность датчика при наличии сильных пульсаций потока мо­жет быть улучшена применением соответ­ствующей конструкции обводного канала, при этом определяются также и обратные токи воздуха. Датчик соединяется с ЭБУ через выводы 1.

Рис. Схема массового расходомера воздуха с пленочным термоанемометром:
1 — выводы электрического разъема, 2 — измери­тельный патрубок или корпус воздушного фильт­ра, 3 — вычислительный контур (гибридная схе­ма), 4 — вход воздуха, 5 — чувствительный эле­мент датчика, 6 — выход воздуха, 7 — обводной канал, 8 — корпус датчика.

Принцип работы массового расходомера воздуха заключается в следующем. Микромеханическая диафрагма датчика 5 на чувствительном элементе 3 нагревается центральным нагревающим резистором. При этом имеет место резкое падение температуры на каждой стороне зоны нагрева 4.

Распределение температуры по диафраг­ме регистрируется двумя температурозависимыми резисторами, которые устанавли­ваются симметрично до и после нагреваю­щего резистора (точки измерения М1 и М2).

При отсутствии потока воздуха на впуске температурная характеристика 1 одинакова на каждой стороне измеритель­ной зоны (Ti = T2). Как только поток воздуха начинает обтекать чувствительный элемент датчика, распределение температуры по диафрагме меняется (характеристика 2).

Рис. Принцип измерения массового расхода воздуха пленочным термоанемометром:
1 – температурная характеристика при отсутствии потока воздуха 2 – температурная характеристика при наличии потока воздуха; 3 – чувствительный элемент датчика; 4 – зона нагрева; 5 – диафрагма датчика; 6 – датчик с измерительным патрубком; 7 – поток воздуха; М1, М2 – точки измерения, Т1, Т2 – значения температуры в точках измерения M1 и М2; ΔT – перепад температур

На стороне входа воздуха температурная характеристика является более крутой, пос­кольку входящий воздух, обтекающий эту поверхность, охлаждает ее. Вначале на про­тивоположной стороне (сторона, наиболее близко расположенная к двигателю) чувствительный элемент датчика охлажда­ется, но затем воздух, подогреваемый наг­ревательным элементом, нагревает его.

Из­менение в температурном распределении (ΔT) приводит к перепаду температур меж­ду точками измерения М1 и М2.

Тепло рассеивается в воздухе и, следова­тельно, температурная характеристика чувствительного элемента датчика является функцией массового расхода воздуха. Раз­ница температур, таким образом, есть мера массового расхода воздуха и при этом она не зависит от абсолютной температуры про­текающего потока воздуха. Кроме этого, разница температур является направлен­ной. Это означает, что массовый расходо­мер не только регистрирует количество вхо­дящего воздуха, но также и его направление.

Благодаря очень тонкой микромеханичес­кой диафрагме датчик имеет очень высокую динамическую чувствительность (<15 мс), что очень важно при больших пульсациях входя­щего воздуха.

Разница сопротивлений в точках измере­ния М1 и М2 преобразуется встроенным в датчик вычислительным (гибридной схе­мой) контуром в аналоговый сигнал напря­жением 0…5 В. Такой уровень напряжения подходит для обработки сигналов в ЭБУ. Используя характеристику датчика, запрограммированную в ЭБУ, измеренное напряжение преобразуется в величину, представляющую массовый расход воздуха (кг/ч). Форма кривой характеристики явля­ется такой, что диагностические устрой­ства, встроенные в ЭБУ, могут определять такие нарушения, как обрыв цепи.

В датчик может также быть вмонти­рован температурный датчик для выполне­ния вспомогательных функций. Он распола­гается в пластмассовом корпусе и не явля­ется обязательным для измерения массо­вого расхода воздуха.

Пленочный расходомер воздуха

Этот датчик состоит из толстопленочной диафрагмы, расположенной на керамической основе. Датчик измеряет разрежение во впускном коллек­торе на основе измерения деформации пленочной диафрагмы. При определенных коэффициентах расширения керамической подложки и керамической пленочной крышки в результате охлаждения стыка диафрагма принимает форму купола. В результате получается пустотелая камера (пузырек) высотой примерно 100 мкм и диаметром 3…5 мм. Измерительные пьезоэлектрические элементы расположенные внутри пленки преобразуют перемещения диафрагмы в электрический сигнал.

Рис. Пленочный расходомер воздуха:
1 – измерительная цепь; 2 – диафрагма; 3 – камера эталонного давления; 4 – измерительный элементы; 5 – керамическая подложка

Датчик давления воздуха в коллекторе

Отдельные системы с электронным управлением впрыска топлива содержат датчик давления воздуха в коллекторе, определяющий нагрузку двигателя и количество перепускаемых газов при рециркуляции. Помимо этого по сигналу датчика определяется нагрузка двигателя при пуске, так как измеритель расхода воздуха работает на этом режиме недостаточно точно из-за сильных пульсаций во впускной системе.

Датчик соединен вакуумным шлангом с впускным коллектором. Разрежение в коллекторе действует на мембрану. На мембране находятся тензорезисторы, сопротивление которых изменяется при деформации мембраны. Измеряемое давление при этом сравнивается с эталонным разрежением под мембраной. Мембрана прогибается в зависимости от давления во впускном трубопроводе, при этом изменяется напряжение на выходе датчика, создаваемое в результате изменения сопротивления тензорезисторов. Это напряжение используется в блоке управления для определения величины давления во впускном трубопроводе.

Абсолютное дав­ление в коллекторе вычисляется как атмосфер­ное давление минус разрежение в коллекторе. Питание датчика осуществляется эталон­ным напряжением 5,0 В. Сигнал датчика в виде напряжения, меняющегося в зависимости от давления, подается на БЭУ. На холостом ходу это напряжение составляет примерно 1,0 В, при полной нагрузке оно повышается до 4,5 В.

Рис. Датчик давления воздуха во впускном коллекторе:
1 – полость разряжения; 2 – полупроводниковые элементы; 3 – мембрана; а – положение мембраны при малом разряжении; б – положение мембраны при большом разряжении

Массовый расход воздуха, поступающего в двигатель, БЭУ вычисляет с учетом плотности, определяемой по значению абсолютного дав­ления и температуры воздуха в коллекторе, а также частоты вращения коленчатого вала.

ДМРВ или Датчик Массового Расхода Воздуха: что это такое

Современный автомобиль воплощает в себе сгусток инженерной мысли. Каждый агрегат в нем снабжен датчиками, которые считывают информацию и отправляют ее в электронный блок управления. ЭБУ руководит всеми системами авто, обеспечивая тем самым бесперебойную и эффективную его работу.

Датчики контролируют температуру охлаждающей жидкости, давления масла в двигателе, положение дроссельной заслонки, количество подаваемого воздуха в камеры сгорания двигателя и многие другие параметры работающих систем автомобиля. От исправности этих маленьких приборов зависит работоспособность авто.

Среди датчиков, к исправности которых у автомобилистов внимание должно быть пристальным, особое место занимает ДМРВ. Что такое ДМРВ? ДМРВ — это датчик массового расхода воздуха (в английской терминологии Mass Air Flow Sensor или MAF), предназначение которого состоит в определении количества воздуха, поступающего в двигатель. Он применяется на машинах с впрыском топлива и может использовать вместе с датчиками, определяющими температуру воздуха и атмосферное давление. 

Для чего нужен ДМРВ

На фото датчик массового расхода воздуха. Она всегда находится на выходе воздушного фильтра

Как уже было сказано, главная задача ДМРВ – проинформировать ЭБУ о том, сколько воздуха в данный момент проходит в камеры сгорания силового агрегата автомобиля. Эта информация важна, поскольку в отличие от карбюраторного двигателя, рабочая смесь в котором создается карбюратором, инжекторный двигатель формирует смесь в цилиндрах. Воздух в инжекторе всасывается в цилиндры разрежением, а бензин впрыскивается форсунками.

Каждый впрыск строго дозированный, и подачу порции топлива регулирует электроника на основании информации, полученной от датчиков. Доза топлива зависит от положения коленвала, скорости, с которой он вращается, от положения дросселя, а также от количества воздуха, заходящего в цилиндры. Датчик ДМВР помогает ЭБУ сбалансировать горючую смесь и обеспечить тем самым оптимальную работу двигателя в данных условиях.

Как устроен датчик массового расхода воздуха

Воздух, как компонент горючей смеси, поступает в цилиндры через воздушный фильтр по патрубку. ДМРВ монтируется в корпусе воздушного фильтра и соединяется с патрубком. Соединения герметичны, подсос воздуха недопустим, благодаря этому датчик может точно определять количество воздуха, которое выходит после очистки фильтром, и передавать информацию на блок электроники.

Внутренне устройство ДМРВ, использовавшегося в Ford Windstar

Датчики массового расхода воздуха, устанавливаемые на автомобили, бывают нескольких типов:

  • Первые датчики (расходомеры воздуха) базировались на принципе изменения сопротивления резистора под воздействием изгибаемой пластины. Пластинка-лопаточка закрепляется в корпусе расходомера и под потоком воздуха изгибается – чем мощнее поток, тем больше изгиб. Меняющееся сопротивление резистора при этом сигнализирует блоку управления автомобиля о количестве поступающего воздуха в двигатель.
  • Самые распространенные сегодня расходомеры базируются на работе термоанемометрических измерителей. В корпусе датчика встроены две тонкие платиновые нити: одна рабочая, а вторая – контрольная. Обе нити нагреваются током и имеют одинаковую температуру. Рабочая нить обдувается потоком воздуха и для поддержания температуры на ней, равной температуре на контрольной нити, автоматика увеличивает проходящий через рабочую нить ток. Разность показателей проходящего через рабочую нить тока определяет количество воздуха, всасываемого двигателем.
  • В расходомерах воздуха нового поколения в качестве измерителей используют кремневые пластинки с напылением платиновым покрытием.

Признаки неисправности ДМРВ

Check engine — может сигнализировать о проблемах с ДМРВ

Корректные данные с ДМРВ обеспечивают двигателю постоянное эффективное смесеобразование, и малейшее отклонение в работе устройства тут же сказывается на мощностных и ходовых качествах мотора. Поломка датчика может привести к невозможности запустить двигатель в работу.

Признаки неисправности ДМРВ на автомобиле могут проявляться в следующих ситуациях:

  • трудно запустить двигатель;
  • загорелся сигнал «Check engine»;
  • увеличился расход бензина;
  • ухудшилась динамика набора скорости;
  • обороты в режиме холостого хода плавают.

Эти же проявления могут говорить и о поломке других устройств на машине, поэтому нужно обратиться на СТО и провести обследование состояния датчика.

Как проверить ДМРВ

Отключение датчика массового расхода воздуха

Определить неисправность датчика массового расхода воздуха можно попытаться самостоятельно. Есть несколько способов проведения регламентных работ для этой цели.

  • На работающем двигателе отключить колодку с проводами от датчика. ЭБУ будет питать двигатель по показаниям, исходящим от датчика дросселя. Обороты мотора вырастут. Затем нужно осуществить тест-драйв– улучшение работы силового агрегата укажет на неисправность ДМРВ.
  • С помощью вольтметра проверить напряжение между проводами «сигнал датчика» и «масса». При включенном зажигании (двигатель не работает) напряжение на вольтметре должно быть в пределах 0,9-1,4 вольта. Повышенное напряжение свидетельствует о проблемном датчике.
  • Можно попытаться почистить внутренности датчика от грязи, применив для этой цели аэрозоль, с помощью которого промывают карбюратор.

Современные расходомеры – это сложные и неподдающиеся ремонту приборы, поэтому устранять самостоятельно поломку в них не получится. Восстановить корректную работу двигателя при поломке ДМРВ можно только его заменой.

Видео о ДМРВ

Что_такое_расходомер_в_автомобиле

  • Главная >
  • Статьи >
  • Расходомер воздуха: что это и как быть.

Датчик массового расхода воздуха, или расходомер воздуха – устройство, которое измеряет количество воздуха, поступающего в цилиндры двигателя.

Существует несколько видов расходомеров. Современные разновидности оснащены термоанемометрическим измерителем расхода воздуха. Платиновая проволока в качестве термообменного элемента расположена в потоке воздуха. Чем поток воздуха мощнее, тем больше электричества нужно подать на проволоку для сохранения нужной разницы температур между воздухом, обтекающим проволоку, и ней самой. Отложения на платиновой проволоке удаляются в режиме самоочистки – в результате нагревания проволоки до 1000-1100 градусов Цельсия. Это происходит после остановки мотора, который некоторое время работал под нагрузкой.

Новейшие версии термоанемометрических расходомеров воздуха имеют пленочный измеритель. У таких расходомеров измерительные и нагревательные резисторы являются тонкими платиновыми слоями, напылеными на поверхность кристалла кремния.

Также встречаются расходомеры с измерителями вихревого типа. Они измеряют частоту завихрений, которые появляются на некотором расстоянии за выступом в стенке впускного канала. Стоит заметить, что во многих иностранных марках автомобилей вместо расходомера используют датчик абсолютного давления во впускном коллекторе.

Для каждой из конструкций характерны свои неисправности. Термоанемометрические расходомеры могут выйти из строя из-за отсутствия питания от бортовой сети автомобиля или некачественного обслуживания этого узла. Неполадки может вызвать даже протирание рабочих поверхностей расходомера ватой. Этот узел не является пригодным к ремонту. Можно проверить в нем только, надежно ли соединены контакты. В случае загрязнения следует продуть сжатым воздухом или промыть рабочую поверхность спецпрепаратами.

Наличие поломки можно определить по таким признакам:

— мотор на холостом ходу работает неустойчиво;

— ухудшается динамика разгона;

— обороты холостого хода низкие или высокие;

— высокий расход бензина;

— двигатель не запускается.

О неисправности расходомера не всегда возможно узнать по внешним признакам. Как вариант, замените расходомер на заведомо исправный. Если изменений не произошло, стоит проверить другие детали.

Чтобы продлить термин эксплуатации расходомера воздуха, необходимо менять воздушный фильтр вовремя и проверять техническое состояние двигателя. Повышенное содержание масла в картерных газах изнашивает сальники поршневых колец и клапанов, что ведет к засорению маслянистым налетом деталей расходомера.

Расходомер воздуха на авто
Расходомер воздуха, или датчик массового расхода воздуха – устройство, измеряющее количество воздуха, которое поступает в цилиндры двигателя. Существует несколько разновидностей расходомеров, отличающихся методом измерения.

Более ранняя конструкция — расходомер с трубкой Пито («лопаточного» типа). Принцип его работы в том, что измеряется отклонение потоком воздуха специальной пластины, по оси которой установлен потенциометр. Это устройство похоже на дроссельную заслонку. Угол поворота пластины меняется в зависимости от скорости воздушного потока. Вместе с ним меняется электрическое сопротивление потенциометра.

Более поздние конструкции расходомера воздуха имеют термоанемометрический измеритель расхода воздуха. В потоке воздуха расположен теплообменный элемент — платиновая проволочка. Чем мощнее поток воздуха, тем больше нужно подать на проволочку электричества для сохранения заданной разницы температур между платиновой проволочкой и воздухом, ее обтекающим. Для того, чтобы удалять отложения на платиновой проволочке (ее диаметр составляет около 0,07 мм), предусмотрен режим самоочистки. В этом режиме после остановки мотора, работавшего какое-то время под нагрузкой, происходит кратковременное нагревание проволоки до температуры 1000–1100°С.

Наиболее современными расходомерами воздуха являются термоанемометрические с пленочным измерителем. У этих расходомеров нагревательные и измерительные резисторы изготовлены в виде тонких платиновых слоев, которые напылены на поверхность кристалла кремния.

Встречаются также расходомеры, имеющие измерители вихревого типа. В них измеряется частота завихрений, появляющихся на определенном расстоянии за выступом в стенке впускного канала. Следует отметить, что во многих иномарках вместо расходомера воздуха применяют датчик абсолютного давления в впускном коллекторе.

Виды и причины неисправностей
У каждой из вышеперечисленных конструкций расходомера есть свои характерные неисправности. Расходомеры «лопаточного» типа «болеют» износом токоведущих поверхностей потенциометров, образованием на рабочих элементах маслянистых отложений. Износ потенциометра может привести к периодическому пропаданию электрического сигнала, следствием чего станет передача в блок управления искаженных данных. Маслянистые отложения, а также окись на поверхности канала затрудняют перемещение заслонки.

Причиной неисправностей в термоанемометрических расходомерах может быть отсутствие питания от бортовой сети авто или неквалифицированное обслуживание этого узла. Вывести расходомер из строя может даже протирание его рабочих поверхностей ватой. Этот узел является не обслуживаемым и неремонтопригодным. В нем можно проверить лишь надежность соединения контактов. При загрязнении помочь может продувка сжатым воздухом либо же промывка рабочей поверхности спецпрепаратами.

Признаки поломки таковы:
• Неустойчивая работа мотора на холостом ходу
• Ухудшение динамики разгона, а также провалы при разгоне

Принципы измерения расхода | Спиракс Сарко

Терминология

При обсуждении расходомера обычно используется ряд терминов, включая повторяемость, неопределенность, точность и диапазон изменения.

Повторяемость
Здесь описывается способность расходомера показывать одно и то же значение для идентичного расхода более чем в одном случае. Его не следует путать с точностью, т. Е. Его повторяемость может быть превосходной, поскольку он показывает одно и то же значение при идентичном расходе в нескольких случаях, но показания могут быть постоянно ошибочными (или неточными).Хорошая повторяемость важна там, где измерение расхода пара требуется для отслеживания тенденций, а не точности. Однако это не умаляет важности точности ни при каких обстоятельствах.

Неопределенность
Термин «неопределенность» сейчас используется чаще, чем точность. Это потому, что точность не может быть установлена, поскольку истинное значение никогда не может быть точно известно. Однако «неопределенность» может быть оценена, и существует стандарт ISO, предлагающий руководство по этому вопросу (EN ISO / IEC 17025).

Важно понимать, что это статистическая концепция, а не гарантия. Например, можно показать, что при большом количестве расходомеров 95% будут, по крайней мере, такими же хорошими, как рассчитанная неопределенность. Большинство из них было бы намного лучше, но несколько, 5% могли бы быть хуже.

Точность
Это мера производительности расходомера при отображении правильного значения расхода по сравнению с «истинным» значением, полученным с помощью обширных процедур калибровки. Вопрос точности рассматривается в стандарте ISO 5725.

Следующие два метода, используемые для выражения точности, имеют очень разные значения:

• Процент измеренного значения или фактического показания

Например, точность расходомера составляет ± 3% от фактического расхода.

При указанном расходе 1000 кг / ч «неопределенность» фактического расхода находится в пределах:

1000 - 3% = 970 кг / час

И

1000 + 3% = 1030 кг / ч

Аналогично, при указанном расходе 500 кг / ч погрешность все еще составляет ± 3%, а «неопределенность» находится в диапазоне:

500 кг / ч - 3% = 485 кг / ч

И

500 кг / ч + 3% = 515 кг / ч

• Процент отклонения от полной шкалы (FSD)

Точность расходомера также может быть выражена в процентах от полной шкалы отклонения FSD, что означает, что ошибка измерения выражается в процентах от максимального расхода, с которым может справиться расходомер.Ошибка, указанная в процентах от полной шкалы, обычно меньше, чем ошибка в процентах от фактического показания. В этом примере будет использоваться значение ± 0,3% полной шкалы.

Как и в предыдущем случае, максимальный расход = 1 000 кг / ч.

При указанном расходе 1000 кг / ч «неопределенность» фактического расхода находится в пределах:

1000 кг / час - 0,3% = 997 кг / час

И

1000 кг / час + 0,3 % = 1 003 кг / ч

50 кг / час + 3 кг / час = 53 кг / час ошибка + 6%

При уменьшении расхода увеличивается процентная погрешность.

Сравнение этих условий измерения графически показано на рисунке 4.2.1

На рис. 4.2.1 показано, почему производители расходомеров указывают свою точность как комбинацию процента от полной шкалы и фактического показания. В этом примере ± 3% показаний более точны при расходе ниже 100 кг / ч, однако, если расход превышает 100 кг / час, то ± 0,3% от полной шкалы дает более точный результат с точки зрения фактического расхода.

Отказ от услуги

При выборе расходомера точность является необходимым требованием, но также важно выбрать расходомер с достаточным диапазоном для применения.
«Диапазон изменения» или «отношение диапазона», «эффективный диапазон» или «диапазон изменения» - все это термины, используемые для описания диапазона расходов, в котором расходомер будет работать в пределах точности и повторяемости допусков. Отклонение определяется уравнением 4.2.1.

Пример 4.2.1

Конкретная паровая система имеет структуру потребления, показанную на рисунке 4. 2.2. Расходомер рассчитан на максимальный ожидаемый расход 1 000 кг / ч.

Диапазон изменения выбранного расходомера составляет 4: 1. Т.е. заявленная точность расходомера может быть соблюдена при минимальном расходе 1 000 ÷ 4 = 250 кг / ч.
Когда расход пара ниже указанного, расходомер не может соответствовать своим характеристикам, поэтому возникают большие ошибки расхода. В лучшем случае зарегистрированные потоки ниже 250 кг / ч неточны - в худшем случае они вообще не регистрируются и «теряются».

В примере, показанном на Рисунке 4.2.2, «потерянный поток» составляет более 700 кг пара за 8-часовой период.Общее количество пара, используемого за это время, составляет приблизительно 2 700 кг, поэтому «потерянное» количество представляет собой дополнительные 30% от общего использования пара. Если бы паровой расходомер был рассчитан на соответствующий диапазон регулирования, поток пара в технологический процесс можно было бы более точно измерить и рассчитать.

  • Если расход пара должен быть точно измерен, пользователь должен приложить все усилия, чтобы получить точную и полную оценку потребности, а затем указать расходомер с: Производительностью для удовлетворения максимальной потребности.
  • Диапазон изменения, достаточно большой, чтобы учесть все ожидаемые изменения расхода.

Теорема Бернулли

Многие расходомеры основаны на работах Даниэля Бернулли 1700-х годов. Теорема Бернулли относится к уравнению энергии устойчивого потока (SFEE) и утверждает, что сумма:

  • Энергия давления,
  • кинетическая энергия и
  • Потенциальная энергия

будет постоянным в любой точке системы трубопроводов (без учета общих эффектов трения).Это показано ниже математически в уравнении 4.2.2 для единицы массового расхода:

Трение игнорируется в уравнениях 4.2.2 и 4.2.3 из-за того, что его можно считать незначительным в рассматриваемой области. Трение становится более значительным при увеличении длины трубы. Уравнение 4.2.3 можно продолжить, удалив второй член с любой стороны, если исходная высота (h) не изменилась. Это показано в уравнении 4.2.4:

.

Пример 4. 2,2

Определите P2 для системы, показанной на рисунке 4.2.4, где вода протекает через расширяющийся участок трубы с объемной скоростью 0,1 м3 / с при 10 ° C.
Вода имеет плотность 998,84 кг / м3 при 10 ° C и 2 барах.

В примере 4.2.2 подчеркивается значение теоремы Бернулли. Показано, что в расширяющейся трубе давление на выходе будет выше, чем давление на входе. На первый взгляд это может показаться странным; обычно можно ожидать, что давление на выходе в трубе будет меньше, чем давление на входе, чтобы поток имел место в этом направлении.Стоит помнить, что Бернулли утверждает, что сумма энергии в любой точке на длине трубы постоянна.
В Примере 4.2.2 увеличение диаметра трубы привело к падению скорости и, следовательно, к повышению давления. В действительности трением нельзя пренебрегать, поскольку любая жидкость не может течь по трубе, если не существует перепада давления, чтобы преодолеть трение, создаваемое движением самой жидкости. В более длинных трубах обычно важен эффект трения, поскольку он может быть относительно большим. Член hf может быть добавлен к уравнению 4.2.4 для учета падения давления из-за трения и показан в уравнении 4.2.5.

Для несжимаемой жидкости, такой как вода, протекающая через трубу того же размера, плотность и скорость жидкости можно рассматривать как постоянные, и уравнение 4.2.6 может быть получено из уравнения 4.25 P 1 = P 2 + h f

Уравнение 4.2.6 показывает (для постоянной плотности жидкости), что падение давления на длине трубы того же размера вызвано статической потерей напора (hf) из-за трения из-за относительного движения между жидкостью и трубой.В коротком отрезке трубы или, в равной степени, в расходомере, силы трения чрезвычайно малы, и на практике ими можно пренебречь. Для сжимаемых жидкостей, таких как пар, плотность будет меняться вдоль относительно длинного отрезка трубы. Для относительно короткой эквивалентной длины трубы (или расходомера, использующего относительно небольшой перепад давления) изменения плотности и сил трения будут незначительными и могут быть проигнорированы для практических целей. Это означает, что падение давления в расходомере может быть отнесено к эффектам известного сопротивления расходомера, а не к трению.

Некоторые расходомеры используют эффект Бернулли для измерения расхода жидкости, например, простой расходомер с диафрагмой. Такие расходомеры оказывают сопротивление протекающей жидкости, так что на расходомере возникает перепад давления. Если существует взаимосвязь между расходом и этим искусственным падением давления, и если падение давления можно измерить, тогда становится возможным измерить расход.

Количественная оценка взаимосвязи между расходом и падением давления Рассмотрим простую аналогию с резервуаром, заполненным до некоторого уровня водой, и отверстием сбоку резервуара где-то рядом с дном, которое изначально закупоривается, чтобы вода не вытекла ( см. рисунок 4.2.5). Можно рассматривать одну молекулу воды в верхней части резервуара (молекула 1) и одну молекулу ниже на том же уровне, что и отверстие (молекула 2).

Когда отверстие закрыто, высота воды (или напора) над отверстием создает потенциал, чтобы протолкнуть молекулы непосредственно под молекулой 1 через отверстие. Потенциальная энергия молекулы 1 относительно молекулы 2 будет зависеть от высоты молекулы 1 над молекулой 2, массы молекулы 1 и влияния силы тяжести на массу молекулы 1.Потенциальная энергия всех молекул воды непосредственно между молекулой 1 и молекулой 2 показана уравнением 4.2.7.

4.2.7. Уравнение 4.2.7.

Молекула 1 не имеет энергии давления (чистый эффект давления воздуха равен нулю, потому что пробка в нижней части резервуара также подвергается тому же давлению) или кинетической энергии (поскольку жидкость, в которую она помещена, не движется). Единственная энергия, которой он обладает относительно отверстия в резервуаре, - это потенциальная энергия.
Между тем, в положении напротив отверстия молекула 2 имеет нулевую потенциальную энергию, так как не имеет высоты относительно отверстия. Однако давление в любой точке жидкости должно уравновешивать вес всей жидкости, находящейся выше, плюс любую дополнительную вертикальную силу, действующую над точкой рассмотрения. В этом случае дополнительная сила возникает из-за атмосферного давления воздуха над поверхностью воды, которое можно рассматривать как нулевое манометрическое давление. Следовательно, давление, которому подвергается молекула 2, зависит исключительно от веса молекул над ней.
Вес - это сила, приложенная к массе под действием силы тяжести, и определяется как масса x ускорение. Вес, поддерживаемый молекулой 2, равен массе воды (m) в линии молекул непосредственно над ней, умноженной на постоянную гравитационного ускорения (g). Следовательно, на молекулу 2 действует сила давления m g.
Но какая энергия содержится в молекуле 2? Как обсуждалось выше, у него нет потенциальной энергии; у него также нет кинетической энергии, поскольку, как и молекула 1, он не движется.Поэтому он может обладать только энергией давления.
Механическая энергия четко определяется как Сила x Расстояние,
, поэтому энергия давления, удерживаемая в молекуле 2 = Сила (мг) x Расстояние (h) = mgh, где:
m = Масса всех молекул, находящихся непосредственно между молекулой 1 и молекула 2
g = ускорение свободного падения 9,81 м / с2
h = совокупная высота молекул над отверстием
Следовательно, можно видеть, что:
потенциальная энергия в молекуле 1 = mgh = энергия давления в молекуле 2.
Это согласуется с принципом сохранения энергии (который связан с Первым законом термодинамики), согласно которому энергия не может быть создана или d

Расходомеры | Что такое и как это работает

text.skipToContent text.skipToNavigation

переключить

  • Услуги
    • Конфигурируемые
      • Конфигурируемые
      • Зонд термопары
        • Зонд термопары
      • Датчики RTD
        • Датчики RTD
      • Датчики давления
        • Датчики давления
      • Термисторы
        • Термисторы
    • Калибровка
      • Калибровка
      • Инфракрасный датчик температуры
        • Инфракрасный датчик температуры
      • Относительная влажность
        • Относительная влажность
      • Давление
        • Давление
      • Сила / деформация
        • Сила / деформация
      • Расход
        • Поток
      • Температура
        • Температура
    • Служба поддержки клиентов
      • Служба поддержки клиентов
    • Индивидуальное проектирование
      • Заказное проектирование
    • Заказ по номеру детали
      • Заказ по номеру детали
  • Ресурсы
Чат Чат

Тележка

    • Услуги
      • Услуги
      • Конфигурируемые
        • Конфигурируемые
        • Датчик термопары
        • Датчики RTD
        • Датчики давления
        • Термисторы
      • Калибровка
        • Калибровка
        • Инфракрасный датчик температуры
        • Относительная влажность
        • Давление
        • Сила / деформация
        • Поток
        • Температура
      • Служба поддержки клиентов
        • Служба поддержки клиентов
      • Индивидуальное проектирование
        • Заказное проектирование
      • Для заказа по номеру детали
        • Заказ по номеру детали
    • Ресурсы
      • Ресурсы
    • Справка
      • Справка
    • Измерение температуры
      • Измерение температуры
      • Датчики температуры
        • Температурные датчики
        • Зонды датчика воздуха
        • Ручные зонды
        • Зонды с промышленными головками
        • Датчики со встроенными разъемами
        • Зонды с выводами
        • Профильные зонды
        • Санитарные зонды
        • Зонды с вакуумным фланцем
        • Реле температуры
      • Калибраторы температуры
        • Калибраторы температуры
        • Калибраторы Blackbody
        • Калибраторы сухих блоков и ванн
        • Ручные калибраторы
        • Калибраторы точки льда
        • Тестеры точки плавления
      • Инструменты для измерения температуры и кабеля
        • Инструменты для измерения температуры и кабеля
        • Обжимные инструменты
        • Сварщики
        • Инструмент для зачистки проводов
      • Термометры с циферблатом и стержнем
        • Термометры с циферблатом и стержнем
        • Термометры циферблатные
        • Цифровые термометры
        • Жидкостные стеклянные термометры
      • Температурный провод и кабель
        • Температурный провод и кабель
        • Удлинительные провода и кабели
        • Монтажные провода
        • Кабель с минеральной изоляцией
        • Провода для термопар
        • Нагревательный провод и кабели
      • Бесконтактное измерение температуры
        • Бесконтактное измерение температуры
        • Фиксированные инфракрасные датчики температуры
        • Портативные инфракрасные промышленные термометры
        • Измерение температуры человека
        • Тепловизор
      • Этикетки, лаки и маркеры температуры
        • Этикетки, лаки и маркеры температуры
        • Необратимые температурные этикетки
        • Реверсивные температурные этикетки
        • Температурные маркеры и лаки
      • Защитные гильзы, защитные трубки и головки
        • Защитные гильзы, защитные трубки и головки
        • Защитные головки и трубки
        • Защитные гильзы
      • Чувствительные элементы температуры
        • Температурные датчики
      • Датчики температуры поверхности
        • Датчики температуры поверхности
      • Проволочные датчики температуры
        • Проволочные датчики температуры
      • Температурные соединители, панели и блоки в сборе
        • Температурные соединители, панели и блоки в сборе
        • Проходы
        • Панельные соединители и узлы
        • Разъемы температуры
        • Клеммные колодки и наконечники
      • Регистраторы данных температуры и влажности
        • Регистраторы данных температуры и влажности
      • Измерители температуры, влажности и точки росы
        • Измерители температуры, влажности и точки росы
    • Контроль и мониторинг
      • Контроль и мониторинг
      • Движение и положение
        • Движение и положение
        • Двигатели переменного и постоянного тока
        • Акселерометры
        • Датчики смещения
        • Захваты
        • Датчики приближения
        • Поворотные смещения и энкодеры
        • Регуляторы скорости
        • Датчики скорости
        • Шаговые приводы
        • Шаговые двигатели
      • Сигнализация
        • Сигнализация
      • Счетчики
        • Метры
        • Счетчики и измерители скорости
        • Многоканальные счетчики
        • Счетчики процесса
        • Счетчики специального назначения
        • Тензометры
        • Измерители температуры
        • Таймеры
        • Универсальные измерители входа
      • Переключатели процесса
        • Переключатели процесса
        • Реле потока
        • Реле уровня
        • Выключатели с ручным выключением
        • Реле давления
        • Реле температуры
      • Контроллеры
        • Контроллеры
        • Контроллеры влажности и влажности
        • Контроллеры уровня
        • Контроллеры пределов
        • Многоконтурные контроллеры
        • ПИД-регуляторы
        • ПЛК
        • Регуляторы давления
        • Термостаты
      • Дополнительные платы
        • Дополнительные платы
      • Реле
        • Реле
        • Программируемые реле
        • Модули твердотельного ввода-вывода
        • Твердотельные реле
      • Воздух, почва, жидкость и газ
        • Воздух, почва, жидкость и газ
        • Преобразователи воздуха и газа
        • Контроллеры качества воды
        • Датчики качества воды
        • Датчики качества воды
      • Клапаны
        • Клапаны
        • Поршневые клапаны с угловым корпусом
        • Сливные клапаны
        • Предохранительные клапаны блокировки
        • Игольчатые клапаны
        • Пропорциональные клапаны
        • Электромагнитные клапаны
    • Тестирование и проверка
      • Тест и осмотр
      • Бороскопы
        • Бороскопы
      • Портативные счетчики
        • Портативные счетчики
        • Токоизмерительные клещи
        • Децибел-метры
        • Газоанализаторы
        • Детекторы утечки газа
        • Метры Гаусса
        • Твердость
        • Измерители света
        • Мультиметры
        • Скорость
        • Измерители температуры, влажности и точки росы
        • Измерители вибрации
        • Анемометры
        • Манометры
      • Аэродинамические трубы
        • Аэродинамические трубы
      • Весы и весы
        • Весы и весы
      • Тепловизор
        • Тепловизор
      • Воздух, почва, жидкость и газ
        • Воздух, почва, жидкость и газ
        • Газоанализаторы
        • Растворы для калибровки
        • Анализаторы хлора
        • Бумага для измерения pH
        • pH-метры
        • Измерители вязкости
        • Счетчики качества воды
        • Наборы для проверки воды
    • Сбор данных
      • Сбор данных
      • Модули сбора данных
        • Модули сбора данных
      • Преобразователи данных и переключатели
        • Преобразователи данных и переключатели
        • Преобразователи данных
        • Коммутаторы Ethernet
      • Формирователи сигналов
        • Формирователи сигналов
        • Формирователи сигналов для DIN-рейки
        • Формирователи сигналов с креплением на голову
        • Специальные кондиционеры
        • Датчики температуры и влажности
        • Универсальные программируемые передатчики
      • Регистраторы данных
        • Регистраторы данных
        • Регистрация данных по Ethernet и беспроводной сети
        • Многоканальные программируемые и универсальные регистраторы входных данных
        • Регистраторы данных давления, деформации и удара
        • Регистраторы данных напряжения и тока процесса
        • Специальные регистраторы данных
        • Регистраторы данных состояния, событий и импульсов
        • Регистраторы данных температуры и влажности
      • Регистраторы
        • Регистраторы
        • Гибридные бумажные регистраторы
        • Безбумажные регистраторы
      • Программное обеспечение
        • Программное обеспечение
      • Интернет вещей и беспроводные системы
        • IIoT и беспроводные системы
    • Измерение давления
      • Измерение давления
      • Манометры
        • Манометры
        • Аналоговые манометры
        • Цифровые манометры
      • Манометры
        • Манометры
      • Принадлежности для измерения давления
        • Принадлежности для измерения давления
        • Давление охлаждения Элементы
        • Кабели и соединители "давление-сила"
        • Воздушные фильтры
        • Лубрикаторы для пневмопроводов
        • Фитинги для труб и труб
        • Демпферы давления
        • Тубус по длине
      • Датчики давления
        • Датчики давления
      • Калибраторы давления
        • Калибраторы давления
      • Регуляторы давления
        • Регуляторы давления
      • Реле давления
        • Реле давления
    • Измерение силы и деформации
      • Измерение силы и деформации
      • Весы и весы
        • Весы и весы
      • Тензодатчики
        • Тензодатчики
        • Тензодатчики мембранные
        • Двойные параллельные тензодатчики
        • Тензодатчики линейные
        • Тензодатчики Rosette
        • Принадлежности для тензодатчиков
        • Тензодатчики кручения и сдвига
        • Тензодатчики с Т-образной розеткой
      • Манометры
        • Манометры
      • Принадлежности для измерения силы и деформации
        • Принадлежности для измерения силы и деформации
        • Оборудование для тензодатчиков
        • Кабели и соединители "давление-сила"
      • Тензодатчики
        • Тензодатчики
      • Весы для резервуаров
        • Весы для резервуаров
      • Датчики крутящего момента
        • Датчики крутящего момента
    • Измерение уровня
      • Измерение уровня
      • Контактные датчики уровня
        • Контактные датчики уровня
        • Датчики емкости
        • Датчики поплавка
        • Волноводные радарные датчики
      • Бесконтактные датчики уровня
        • Бесконтактные датчики уровня
        • Датчики импульсного радара
        • Ультразвуковые датчики
      • Реле уровня
        • Реле уровня
    • Инструменты потока
      • Инструменты потока
      • Принадлежности для измерения расхода
        • Принадлежности для измерения расхода
        • Воздушные фильтры
        • Лубрикаторы воздушной линии
        • Принадлежности для потока
        • Монтажная арматура датчика потока
        • Трубопроводная арматура
        • Демпферы давления
        • Тубус по длине
      • Анемометры
        • Анемометры
      • Расходомеры
        • Расходомеры
        • Электромагнитные расходомеры
        • Массовые расходомеры
        • Расходомер с крыльчатым колесом
        • Расходомер прямого вытеснения
        • Турбинные расходомеры
        • Ультразвуковые расходомеры
        • Расходомеры с переменным сечением
        • Вихревые расходомеры
      • Реле потока
        • Реле потока
      • Клапаны
        • Клапаны
        • Поршневые клапаны с угловым корпусом
        • Сливные клапаны
        • Предохранительные клапаны блокировки
        • Игольчатые клапаны
        • Пропорциональные клапаны
        • Электромагнитные клапаны
    • Промышленные обогреватели
      • Промышленные обогреватели
      • Поверхностные нагреватели
        • Поверхностные нагреватели
        • Ленточные нагреватели
        • Барабанные нагреватели
        • Гибкие нагреватели
        • Тепловые пушки
        • Ленточные и тросовые нагреватели
      • Патронные нагреватели
        • Патронные нагреватели

Прецизионные расходомеры воздуха повышенной точности

Обзор

QuadraTherm® 640i является наиболее точным тепловым массовым расходомером со вставляемым зондом для измерения массового расхода воздуха / газа на рынке сегодня, достигая никогда ранее невозможной точности массового расхода газа, +/- 0. 75% показаний выше 50% полной шкалы. Массовый расходомер воздуха / газа QuadraTherm 640i знаменует собой прорыв в области точности в технологии теплового рассеивания, достигая предельной точности с точностью до «процента от показания», которая впервые соперничает с точностью кориолисовой технологии измерения массового расхода воздуха и других газов.

Каждый тепловой расходомер QuadraTherm поставляется со встроенным программным обеспечением для смешивания газов qMix (tm), которое позволяет создавать собственные газовые смеси в полевых условиях для компенсации изменений состава газа - без дорогостоящей повторной калибровки.Идеально подходит для управления изменениями в составе факельного газа на месторождении для приложений измерения факельного газа в добыче нефти и газа и других приложений, в которых состав газа часто меняется. Учить больше. Новая революционная система измерения факелов в факелах QuadraTherm® qMix (FMS) компании Sierra обеспечивает измерение расхода факельного газа в режиме реального времени для точного измерения расхода до 0,1 кадра в секунду, что соответствует полному диапазону требований EPA.

Котел, сертифицированный MACT

Тепловой массовый расходомер QuadraTherm также идеально подходит для соблюдения нормативных требований Boiler MACT для измерений топлива на входе в котлы с площадным источником (40 CFR 63, подраздел JJJJJJ) и для основных котлов (40 CFR 63, подраздел DDDDD).Учить больше.

Расходомер воздуха QuadraTherm имеет запатентованную конструкцию с четырьмя датчиками - три прецизионных платиновых датчика температуры и один запатентованный датчик массовой скорости DrySense. Это позволяет точно измерять расход воздуха и газа. Доступный во встроенной или встроенной версии, этот массовый расходомер включает собственную операционную систему Raptor OS компании Sierra.

Технология QuadraTherm с четырьмя датчиками обеспечивает критически важные входные данные для набора алгоритмов обучения Raptor и базы данных по газам, которая точно управляет изменениями в выборе газа и труб, температуре газа, давлении газа и температуре наружного воздуха.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *